Sewage sludge and digester gas are used as fuels in various installations including those participating in the European Emissions Trading System (ETS). Monitoring of the emissions from such fuels shall include all carbon dioxide from fossil sources. We analysed the distribution of biogenic and fossil carbon and potential dependencies from available data on the wastewater input characterisation based on a number of samples of sewage sludge (20) and digester gas (14) from a wide variety of municipal wastewater treatment plants (WWTPs) in Germany. The biogenic carbon content of the sewage sludge and digester gas samples were determined by analysing the carbon-14 (14C) content using a liquid scintillation counter (LSC) after combustion to CO2. CO2 already present in the digester gas samples was included in the analysis as this CO2 also originates from the degradation of the contents of sewage. Based on the results, we suggest the input to municipal WWTPs should be characterised by the share of sewage from industry compared to total water input expressed as inhabitants equivalent. The results of the study show that if the share of sewage from industry is below 45%, sewage sludge contains about 76% biogenic carbon while the respective digester gas contains about 83% biogenic carbon. The sewage from municipal WWTPs with higher percentages of industrial wastewater (>/= 45 %) can show significantly smaller proportions of biogenic carbon. Biogenic carbon content of about 28% to 71% were determined in sewage sludge from such wastewater plants, while the respective digester gas contained about 11% to 88% biogenic carbon. The origin of the respective carbon content was not investigated. Sources like cleaning agents and detergents and other persistent synthetic substances among others, were considered as contributors to the fossil carbon in the sewage. Wastewater from industries processing chemicals etc. and fossil fuels in particular, are responsible for higher proportions of fossil carbon in the sewage sludge and digester gas. Wastewater from food processing, paper, gastronomy and the hotel sector all show the same proportion of biogenic carbon as domestic sewage. Quelle: Forschungsbericht
Die Studie untersucht anhand einer begrenzten Anzahl an Proben von Klärschlamm (20) und Faulgas (14) aus kommunalen Kläranlagen die Verteilung von biogenem und fossilem Kohlenstoff und mögliche Abhängigkeiten von Basisdaten der Kläranlagen. Die Bestimmung des biogenen Kohlenstoffanteils der Klärschlämme und Faulgase erfolgt nach Verbrennung zu CO2 über die Bestimmung der Kohlenstoff-14(14C)-Gehalte mit Flüssigszintillationsspektrometrie. Bei den Faulgasen wurde bereits vorhandenes CO2 mit in die Messung einbezogen, da auch dieses aus dem Abbau der organischen Fracht der Abwässer stammt. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass Klärschlämme aus kommunalen Anlagen mit untergeordneten gewerblichen Abwässern (<45 %, berechnet als mittlere Auslastung der Einwohnerwerte abzüglich der angeschlossenen Einwohnerzahl) ca. 80 % biogene Kohlenstoffanteile und Faulgase ca. 85 % biogene Kohlenstoffanteile aufweisen. Der fossile Kohlenstoff ist hierbei wahrscheinlich auf schwer abbau-bare synthetische Produkte bzw. fossile Rohstoffe zurückzuführen. Kommunale Abwässer mit hohem gewerblichen Anteil (>/= 45 %) können wesentlich geringere Anteile an biogenem Kohlenstoff aufweisen. Bestimmt wurden Anteile von ca. 28 bis 71 % im Klärschlamm und ca. 11 bis 88 % im Faulgas. Numerische Abhängigkeiten zwischen Parametern des Abwassers, der Klärschlämme, der Kanalisation, oder der Größe und Verfahren der Kläranlagen und dem Anteil an biogenem Kohlenstoff konnten nicht identifiziert werden. Charakterisierungen der Klärschlämme eines Klärwerks für den biogenen Kohlenstoffanteil anhand vorhandener Daten der Kläranlagen sind nur als grobe Unterteilung hinsichtlich starker Indirekteinleitungen (>7= 45 %) insbesondere aus Industrien der Gebiete Chemie, fossile Energieträger u.Ä. sowie untergeordneter Indirekteinleitungen der genannten Industrien möglich. Initiierung und Auftrag der Studie erfolgte durch das Umweltbundesamt Berlin (Deutsche Emissionshandelsstelle). Quelle: Forschungsbericht
Die Karte zeigt die an den Bundeswasserstraßen vorkommenden "Gewässertypen“. Quelle: Quick, I.; König, F.; Sauer, T.; Gintz, D.; Lütz,, M.; Kranz, S.; Borgsmüller, C.; Schriever, S.; Wick, S. (2019): Hydromorphologisches Monitoring zur Gewässerentwicklung bei Maßnahmen in und an Bundeswasserstraßen. BfG-Bericht 1911. Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz. Daten: WasserBLIcK/BfG & zuständige Behörden der Länder, Stand 2019 (Quick & Kranz 2019). http://doi.bafg.de/BfG/2019/BfG-1911.pdf
Das Projekt "Mikrobieller Abbau von 14C-Benzo(a)pyren durch eine Bakterienmischkultur in Gegenwart eines Tensids" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Fachgruppe Biologie, Lehrstuhl für Biologie V (Ökologie, Ökotoxikologie, Ökochemie) durchgeführt. Die Rate des mikrobiellen Abbaus von polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) verlangsamt sich mit steigendem Kondensationsgrad der PAK, bedingt durch die abnehmende Wasserloeslichkeit und der dadurch verminderten Bioverfuegbarkeit. Besonders die hoeherkernigen PAK wie z.B. das Benzo(a)pyren erweisen sich als persistente Verbindungen. Durch Tenside kann die Wasserloeslichkeit und damit moeglicherweise die Bioverfuegbarkeit solcher Verbindungen erhoeht werden. In der Literatur werden Steigerung und Verringerung des Abbaus organischer Substanzen in Gegenwart von Tensiden berichtet. Das hier vorgestellte Vorhaben soll die Tensideffekte in Bezug auf den Abbau von Benzo(a)pyren einem 5-Ring PAK mit sehr geringer Wasserloeslichkeit (4-14 Mikrogramm/l) und hoher Persistenz untersuchen. Zum Einsatz kommt hierbei eine Mischkultur, um ein moeglichst breites Enzymspektrum zu nutzen.
Das Projekt "DFG-Paket 188-1: Prozesse des unterirdischen C-Kreislaufs im Pflanze-Mykorrhiza-Boden System bei unterschiedlichem Forstmanagement" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften, Professur Allgemeiner Pflanzenbau, Ökologischer Landbau durchgeführt. Der Kohlenstoffkreislauf im System Atmosphäre, Pflanze, Boden ist ein wichtiger Aspekt in der funktionalen Ökologie von naturnahen Wäldern und Forsplantagen. Im Rahmen des Projektbündels 'Functional Ecology and Sustainable Management of the Munessa Forest, Ethiopia' werden in diesem Projekt unterirdische Teilprozesse des Kohlenstoffkreislaufs in Abhängigkeit des waldbaulichen Managements studiert. Dies beinhaltet Untersuchungen zum Kohlenstofftransfer von der Pflanze über die Mykorrhiza in den Boden, zum Kohlenstofffluss durch unterschiedliche Bodenfraktionen, sowie zur Bodenatmung. Hierfür werden Bäume mit 13C markiert und die Rhizodeposition als auch der Kohlenstofffluss durch die Mykorrhiza in den Boden verfolgt. Der Markierungsansatz beinhaltet auch die Möglichkeit, zwischen autotropher und heterotropher Atmung zu unterscheiden. Diese wichtige Komponente im Kohlenstoffkreislauf wird auch durch den 14C-Ansatz untersucht, entsprechend der Annahme, dass 14C-armes (d.h. rezentes CO2) von der autotrophen Atmung stammt, während heterotroph produziertes CO2 mehr bombenbürtiges 14C enthält. Die ergänzenden Untersuchungen des 13C- und 14C-Flusses durch unterschiedliche Bodenfraktionen erlauben es, Details des Kohlenstoffumsatzes in der Zeitspanne von Wochen bis zu Dekaden aufzuklären.
Das Projekt "Die Rolle der aktiven organischen Substanz als dynamischer Speicher im Stoffumsatz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GSF - Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit GmbH, Institut für Bodenökologie durchgeführt. Anhand dem Verbleib der stabilen Isotope 13C und 15N in verschiedenen organischen Bodenkompartimenten, in der Bodenloesung und der Atmosphaere wurden im Teilprojekt Humusdynamik C- und N-Transformationsprozesse organischer Substanzen im Boden bilanziert und deren Umsatzraten abgeleitet. Als Steuergroessen hierfuer wurde die Struktur der mikrobiellen Biomasse, unterschiedliche pedogene Ausgangsbedingungen (Bodenart) und verschiedene Bodenbearbeitungsvarianten betrachtet. Die Kenntnis der Dynamik des mikrobiell gesteuerten Stoffumsatzes organischer Substanzen soll eine nachhaltige Landbewirtschaftung sowie die Prognose von Humusgehaltsaenderungen ermoeglichen. Die Untersuchungen mit praxisorientierten und methodischen Fragestellungen fanden auf Laborebene (Batch-Inkubation) und im Freiland statt. Die bisherigen Laboruntersuchungen zeigen, dass Bodenart und Bodenbearbeitung einen deutlichen Einfluss auf die Struktur von Mikroorganismen in ihrer Funktion im C- und N-Umsatz haben. Ueber Minimalbodenbearbeitung (Mulch), wie sie im integrierten Pflanzenbau in Scheyern praktiziert wird, werden die Naehrstoffe im Boden konserviert, zumal die Mineralisation insgesamt geringer war und die Zersetzerorganismen eine hoehere pilzliche Biomasse und hoehere C-Ausnutzungseffizienzen aufwiesen im Vergleich zur konventionellen Bodenbearbeitung (oekologischerLandbau). Desweiteren traten besonders bei konventioneller Bodenbearbeitung hohe positive C- und N-priming-Effekte auf, die zu einer zusaetzlichen Mineralisierung von organischer Bodensubstanz fuehrten. Im Feldversuch konnte die Senkenfunktion der mikrobiellen Biomasse nach der Einarbeitung von 15N-markiertem Kleematerial gezeigt werden. Waehrend der Vegetationsperiode wurde ein N-Fluss (14N und 15N) von ca. 110 kg ha hoch minus 1 berechnet. Hohe Gehalte an organischem 15N im Unterboden (70 kg ha hoch minus 1) zur Ernte weisen darauf hin, dass ueber die Rhizodeposition des Winterweizens waehrend der Vegetationsperiode bedeutende Mengen an N in den Boden eingetragen wurden. Die Resultate stuetzen die These, dass Aufgrund einer N-Schleife im System Boden-Pflanze der tatsaechliche N-Fluss aus dem Boden in die Pflanze den apparenten N-Fluss uebersteigt. Das Projekt liefert Basisdaten zur Validierung von C- und N-Umsatzmodellen und nimmt damit eine zentrale Stellung bei der Bewertung von Boeden als Pflanzenstandorte und den dadurch moeglichen Belastungen des Grundwassers und der Atmosphaere ein.
Das Projekt "Gewinnung und Auswertung von Tritium-, 3He und 14C-Daten im Rahmen des World Ocean Circulation Experiment (WOCE)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik durchgeführt. WOCE will in einem weltweit koordinierten, internationalen Programm ozeanische Messdaten gewinnen, um damit letztendlich das Verstaendnis und die Vorhersagbarkeit des Klimas zu verbessern. Spurenstoffe spielen fuer die Entwicklung von Zirkulationsmodellen eine wichtige Rolle ( Eichung der Modelldeckschicht, Ventilation, Vermischungssgrad im Ozean, tiefe Konvektion....). Im Rahmen dieses Projekts werden Teile des deutschen WOCE-Beitrags in noerdlichen Nordatlantik und im westlichen, aequatorialen Atlantik bearbeitet. Fuer die Spurenstoffe Tritium und 3He und in geringerem Umfang auch fuer 14C soll ein ausfuehrlicher Datensatz bereitgestellt werden. Ziel ist die Parametrisierung des 'Nordatlantischen Overturning' und daraus abgeleitet die Beschreibung von Prozessen und von Zeitskalen in Zusammenhang mit der Bildung und Ausbreitung von Nordatlantischem Tiefenwassser.
Das Projekt "Isotopenklimatologie aus Jahrringen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Fakultät II Biologie, Institut für Botanik und Botanischer Garten, Fachgebiet Allgemeine Botanik durchgeführt. Bei der Aufnahme des Wassers und des CO2 durch Pflanzen findet eine Isotopenfraktionierung statt. Sie ist zu einem grossen Teil durch die Witterungsbedingungen bestimmt, unter denen die Pflanzen leben. Diese Isotopenfraktionierung macht sich auch beim Aufbau der Zellulose des Holzes bemerkbar. Jahrringe der Baeume bieten den Vorteil, dass mit ihnen auf das Jahr genau datiert werden kann. Das Spaetholz der Jahrringe wird in unseren Breiten waehrend des Monats August aus den gerade erzeugten Assimilaten hergestellt, beim Bau des Fruehholzes greift der Baum aber auf aeltere Reserven zurueck. Das Spaetholz kann damit zur Rekonstruktion des Waermeklimas waehrend des Hochsommers vergangener Zeiten genutzt werden, zumal da es gelungen ist, die Gehalte der Zellulose an 2H und 13C an den heutigen Augusttemperaturen zu eichen. Mit diesem Verfahren wird das Waermeklima Europas fuer die letzten 12.000 Jahre lueckenlos bestimmt, wie auch dasjenige Hochtibets fuer die letzten 2.000 Jahre. Der Gehalt an 2H gibt darueber hinaus auch noch Informationen ueber die Herkunft des ehemaligen Wasserdampfes, so dass Hinweise auf die ehemalige atmosphaerische Zirkulation gewonnen werden.
Das Projekt "Analyse der räumlichen Sedimentverteilung in der Laguna Potrok Aike (ASADO)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Institut für Geographie, Abteilung Geomorphologie und Polarforschung durchgeführt. Durch die Kartierung der Oberflächensedimente der Laguna Potrok Aike (Argentinien) können Erkenntnisse über die Prozesse gewonnen werden die die räumliche Verteilung der Sedimente, ihre geochemischen Eigenschaften und die Verfügbarkeit von Nährstoffen in einem rezenten Maarsee kontrollieren. Als Vorbereitung auf die geplante Tiefbohrung im Rahmen des ICDP (International Continental Scientific Drilling Program) ist ein solches Prozessverständnis nötig für eine verbesserte Interpretation der zu erbohrenden langen Sedimentkerne aus dem zentralen Seebecken. Mit der Kartierung werden fünf Aspekte der räumlichen Sedimentverteilung untersucht: (1) Welche Ablagerungsprozesse sind wichtig für die Sedimentverteilung im See und ist es möglich Partikel zu identifizieren, die einen langen äolischen Transportweg hatten? (2) Änderungen der Redox Bedingungen spiegeln sich im Fe/Mn-Verhältnis wider. Kann das Fe/Mn-Verhältnis somit als Proxy für Seespiegelschwankungen in der Vergangenheit verwendet werden? (3) Es wird angenommen, dass die Konzentration von Phosphor sich mit der Wassertiefe ändert. Wo ist die Quelle dieser hohen Phosphorwerte und wie beeinflussen Änderungen die Biologie des Sees und die seeinterne Ausfällung von Karbonaten? (4) Die Eignung der stabilen Isotope (13C, 15N) als Indikator für die Nähe der Uferlinie zur Kernposition wird überprüft. (5) Mit der Kartierung wird überprüft, ob die Pollenvergesellschaftung in den Sedimenten räumlich variiert und somit ein vergleichbares Paläoklimasignal für alle untersuchten Kernpositionen liefern kann.
Das Projekt "Tracer-Untersuchungen zur Tiefenwasserbildung in der Antarktis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik durchgeführt. Messungen von Spurenstoffen aus dem Bereich der Weddell-See und Auswertung im Hinblick auf Bildung von Tiefenwasser in dieser Meeresregion.